Краткие теоретические сведения

Макроанализ применяют для выявления в слитке структурных зон, дендритного строения, усадочной рыхлости, газовых пузырей, трещин, пустот, плен, шлаковых включений, структурной неоднородности.

При осмотре поверхностей отливок, слитков выявляют внешние дефекты изделий или полуфабрикатов: трещины, рванины, плены и др. внутренние структурные дефекты обнаруживают в изломе детали, заготовки или на макрошлифе. Шлифованный и травленный образец называют макрошлuфом. Если макрошлиф изготовлен в поперечном сечении слитка, его называют темплетом.

Шлиф изготавливают в сечении, где наиболее четко выявляются особенности макростроения. При исследовании слитка изучают продольный и поперечный разрезы.

На шлифах без травления можно наблюдать форму и размеры усадочной раковины, форму газовых пузырей. Ликвацию, трещины, неметаллические включения выявляют травлением шлифованной или фрезерованной поверхности шлифа. Для улучшения травления поверхность шлифа очищают от пыли, грязи, масляных пятен.

Методом макроанализа при наполнительном литье определяют вид излома: волокнистый, кристаллический, камневидный, древовидный, что позволяет сделать заключение о зернистости структуры и (ориентировочно) о свойствах слитка. Излом позволяет выявить внутренние дефекты структуры и объяснить причины разрушений. Если излом происходит по границам зерен, то причины разрушения следует искать в наличии примесей, сегрегирующих по границам или в окислении периферии зерна. Если излом слитка показывает наличие блестящих плоскостей скалывания по кристаллам, то причиной излома является недостаточная прочность самих зерен металла. От макроструктуры зависят механические, технологические, эксплуатационные свойства полуфабрикатов.

Слитки из алюминиевых сплавов, отлитые методом непрерывного литья, могут иметь на поверхности неслитины, загрязнения, наплывы, окисные плены.

Неслитины возникают в результате частичной кристаллизации сплава на открытой поверхности. При низкой скорости литья металл поступает к стенке кристаллизатора неравномерно. Расплав над поверхностью корочки кристаллизуется быстрее остальной массы, и поэтому создается новый твердый слой. Несплошность, появившаяся между двумя корочками, и есть неслитина. При литье слитков из алюминиевых сплавов на их поверхности образуются ликвационные наплывы. Наплывы возникают из-за выдавливания остаточной жидкости на поверхность слитка по междендритным каналам затвердевшей корочки в зазор между слитком и кристаллизатором.

Завышение температуры и скорости литья способствует утонению корочки и увеличению ликвационных наплывов. Ликвационные наплы­вы удаляют фрезерованием.

Поверхность слитков алюминиевых сплавов поражается окисными пленами, которые могут обнаруживаться и внутри слитка. Плены и неметаллические включения являются следствием недостаточной чистоты исходных материалов, плохого рафинирования расплава, нарушением окисной пленки в процессе подачи расплава в кристаллизатор.

При несоблюдении условий литья в слитках образуются трещины. Трещины могут быть горячими, возникающими в процессе кристаллизации, и холодными, возникающими после затвердевания. В слитках, трещины могут быть круговыми, центральными, радиальными, часть из них выходит на поверхность. Для предупреждения центральных холодных и горячих трещин в слитках алюминиевых сплавов необходимо уменьшение скорости литья и устранения неравномерности подачи воды на слиток.

Макроструктура слитков алюминия высокой частоты столбчатая, технических сортов алюминия и алюминиевых сплавов мелкозернистая, равноосная либо смешанная, столбчатая и равноосная.

В слитках алюминиевых сплавов встречается дендритная и междендритная пористость, которая является следствием повышенногогазосодержания и непрогретой оснастки. Поры могут быть заполнены водородом.

Макроструктура может быть исследована непосредственно на поверхности заготовки или детали; в изломе или, что делается чаще, на вырезанном образце (темплете) после его шлифования и травления специальным реактивом.